转 ZYNQ "HELLO,WORLD!"背后的故事

kenson

转载来自http://blog.chinaaet.com/detail/30143.html
之前看到一篇比较好的博文，转载了。
我等电子爱好者拿到一块开发板当然首先就是让他输出HELLO,WORLD的啦。ZYNQ作为XILINX推出的最新的ALL PROGRAMME平台自然也无法逃离此等“厄运”。  
      让ZYNQ输出"HELLO,WORLD"非常简单，ZEDBOARD.ORG网站上已有ZedBoard_CTT_v14.1文档，大家按照文档中的步骤就能通过串行接口看到输出了。如果不太明白也可以到BAIDU上搜索ZEDBOARD,很多前辈已经把输出"HELLO,WORLD"的步骤图文并茂的一步一步给出了。图1就是main函数的截图，可以看到该函数非常的简单，首先初始化 平台，然后利用“重定向把printf”函数的输出定位到串口上。

注意到代码中把init_platform和cleanup_platform函数已经被注释掉了，难道只有
) v5 p. ^8 d0 A$ E6 U$ f  i$ a; q+ M  G一个printf就能输出吗？当然，查看Init_platform（）和cleanup_platform（）源码我们会发现其实这两个函数和串口输出并没有任何关系，这两个函数的作用就是打开系统的CACHE和关闭系统CACHE（Init_platform函数中包含有init_uart函数，但仔细观察发现只有在系统中定义了STDOUT_IS_16550宏，init_uart函数中的语句才起作用，否则该函数就是一个空函数。而在本例子中我们是并没有用到STDOUT，所以根本没有定义 STDOUT_IS_16550宏 ）。
     看到这个估计很多人都有个疑问：串口在使用之前不是应该初始化的吗？至少要设置一下波特率啥的吧？看代码中，似乎没有对ZYNQ的串口进行初始化就使用了，难道ZYNQ太先进了不用初始化？
     在讨论这个问题之前让我们先来看看ZYNQ的结构以及ARM的启动过程。ZYNQ中包含有2个ARM CORTEX-A9的核（PS）和PL逻辑单元。ZYNQ支持多种启动模块，总的来说包括安全和不安全的两种引导方式。引导主要是通过PS部分来完成。对于安全引导来说，PL部分必须启动以便使用其中的安全模块，通过这些模块可以完成256位AES和SHA授权。在系统复位后，系统将会检测模式引脚上的电平状态，以此来决定从哪个设备（NOR,NAND,QUAD-SPI或JTAG）来引导系统。当然，JTAG方式只能工作在不安全引导方式下，通常该模式是用来调试系统的。在决定从哪个设备引导系统后，其中一个ARM A9的核开始执行片外ROM中的代码并拷贝第一阶段BOOT LOADER(FSBL)到OCM中。拷贝完成后，处理器开始执行FSBL，系统开始对PS部分进行初始化并可以开始配置PL模块（当然，你也可以不配置PL模块）。通常，在FSBL中需要包含对第二阶段代码（SSBL）的载入（如UBOOT）。SSBL继续对处理器进行配置直到系统完全完成初始化。
4 @/ K7 d* l/ }) X9 i     既然在执行MAIN函数之前还有这么多步骤，那么这些代码到底写在哪里呢？打开工程目录下的SDKSDK_Exporthello_world_bsp_0ps7_cortexa9_0libsrcstandalone_v3_05_a路径下的SRC文件夹，里面有asm_vectors.S
: v" ?# S- R' o& _% ]. Uboot.S
cpu_init.S
translation_table.s
xil-crt0.S等5个文件，它们都是.s结尾的汇编文件，根据以往的经验，这些都应该是最底层的，系统启动后首先执行的文件。我们知道ARM启动都是从0x00地址开始的，而在这个地址上放的应该是中断向量表，根据这个线索，我们首先查看asm_vectors.S文件，文件的最开头如图2所示：

, J+ X$ `% X$ Z1 n. a
这里就是中断向量表，ZYNQ启动后所运行的第一句话就是B  _boot，这是一个跳转语句，直接跳转到boot.s文件中的  _boot  标号处开始执行后面的语句，由于后面的代码比较长，在此就不赘述了。boot.s中的代码主要完成MMU、CACHE的初始化以及ARM各种模式下栈基地址的配置，最后通过
# \& R( [5 {  b, e0 pb _start
语句跳转到_start标号中继续执行。_start标号在xil-crt0.S文件中被实现，代码如下：
# k  ^; B/ S5 o
_start:
1 l; G& |2 X: gbl      __cpu_init r0, #0
2 L/ w# g7 i) V. [9 i1 z1 U3 a5 Z
# b3 u) f# E/ T6 b/* clear sbss */
ldr  /* calculate beginning of the SBSS */
ldr /* calculate end of the SBSS */

.Lloop_sbss:
4 l0 [( ^( ]. n6 F" W1 [+ {cmp .Lenclsbss r0, [r1], #4
: X7 h+ s$ b( S4 ab r1,.Lbss_start r2,.Lbss_end r1,r2
. Z9 H0 Q& R+ B, T- q( x0 \bge /* If no BSS, no clearing required */
str .Lloop_bss

.Lenclbss:
6 e5 R9 {  [9 U8 O4 }
/* set stack pointer */
9 ]: t/ q) i0 zldr /* stack address */
. S( y1 `' Q6 G) G/ y0 f$ z
/* Initialize STDOUT to 115200bps */
- \8 p: p$ |5 W  e) B6 pldr Init_Uart
* e* _' n4 U/ T#ifdef PROFILING _profile_init
+ l$ c8 u0 g5 |#endif /* PROFILING */
7 p+ t' x4 k( o* g

" j& B, \0 q- M4 z7 i2 w: T; I. s/* Initialize the SMC interfaces for NOR and SRAM */
! I1 O* K* a0 y& I8 w: E7 w#ifndef USE_AMP
bl XSmc_SramInit
#endif

/* make sure argc and argv are valid */
  |' _6 P( N0 }. C" l  H( amov r1, #0
& L4 z  x7 j1 {5 T. o& J2 z  |; L% C; M
2 O8 f2 D$ N1 {( ]) B4 J8 `2 l4 W/* Let her rip */
bl main


4 b% T  }* a/ o( n9 ]
代码首先通过语句bl      __cpu_init Init_Uart跳转到UART.C文件中对串口进行初始化；通过语句bl XSmc_SramInit对NOR和SRAM存储器进行初始化，最后调用bl main跳转到我们的MAIN函数中开始执行用户的程序。
        这下我们就可以解释开始所提出的问题了，实际中ZYNQ的串口并不是不需要初始化，而是在进入main函数之前就已经被初始化过了，其所用的波特率在xil-crt0.S文件的顶头被宏定义过，默认为115200BPS。如果我们要用其它的波特率的话，理论上来说在该处更改即可。为什么说理论上呢？因为在实际中更改此处是不行的，究其原因我认为是由于xil-crt0.S是系统生成，如果我们更改后不编译该文件那么自然不能更改波特率；如果编译该文件则EDK会自动从系统中重新拷一个xil-crt0.S文件到项目中， 这也就把我们更改过的文件覆盖了。所以，如果我们需要更改串口的波特率的话最简便的方法就是在main函数中再调用一次Init_Uart函数，指定其输入参数为我们所需要的波特率，如9600.
- E* R+ ]( T/ u+ E$ O
5 m3 i0 Q/ V( A! N# S' H' [总结一下，其实ZYNQ中的ARM和我们平时所用的ARM启动方式上并没有任何差别，也是从中断向量表开始然后经过多次跳转最终调用用户程序的MAIN函数。用流程图表示如下所示：
. N) j4 E9 a8 o4 T3 n* q
  r8 i6 y$ P7 N0 i0 w7 ~
0 z5 E  t5 s) E& R' _4 x7 [; Y
' ?* [) f7 T" f) N7 |3 v3 [+ n, P

总结如下：

实际中ZYNQ的串口并不是不需要初始化，而是在进入main函数之前就已经被初始化过了，如果我们需要更改串口的波特率的话最简便的方法就是在main函数中再调用一次Init_Uart函数，指定其输入参数为我们所需要的波特率，如9600.

$ ~" S# d. K; Q% m- h

daviddd

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